本申请涉及燃料电池堆,尤其涉及一种燃料电池堆的清洁系统及控制方法。
背景技术:
1、质子交换膜燃料电池是一种将化学能转化为电能的新型绿色环保能源,具有启动速度快、能量转化率高等优点,被广泛应用于不同的环境场景。质子交换膜燃料电池是利用氢气与空气中的氧气进行反应,生成二氧化碳和水。
2、其中,质子交换膜燃料电池的使用环境较为复杂,在进气端容易带入空气中的杂质,这些杂质易粘附在质子交换膜燃料电池流道的内壁上,随着运行时间的增长,杂质逐渐积聚并堵塞内部,影响其质子交换膜燃料电池的正常反应。
3、另外,燃料电池堆的质子交换膜中含有硫(s)、氟(f)等元素,在较高的运行温度下,氢气和氧气在流道上长期与上述元素接触,容易产生副反应,进而生成杂质和结晶等。而上述杂质和结晶随着质子交换膜燃料电池的运行逐步积累,影响反应气体的正常通过,从而影响燃料电池堆的运行效率。若不及时清理,上述空气中引入的杂质和副反应产生的杂质和结晶均会堵塞或腐蚀流道,从而对质子交换膜燃料电池产生不可逆的损害,影响质子交换膜燃料电池的寿命和可靠性。
技术实现思路
1、本申请提供了一种燃料电池堆的清洁系统及控制方法,可以及时清除杂质和副反应产生的结晶,避免发生堵塞,保证燃料电池堆的通畅性,提升燃料电池堆的寿命和可靠性。
2、第一方面,本申请提供了一种燃料电池堆的清洁系统,包括电堆、空气进流道、空气出流道、清洁单元和控制模块,所述电堆分别与所述空气进流道和所述空气出流道连接,所述清洁单元分别与所述空气进流道和所述空气出流道连接;
3、所述空气进流道设置有第一压力监测件,所述空气出流道设置有第二压力监测件;所述控制模块分别与所述第一压力监测件、所述第二压力监测件、所述清洁单元和所述电堆通信连接。
4、在一种可能的实现方式中,所述空气进流道包括第一主支进流道和第一分支进流道,所述第一主支进流道分别与所述电堆和所述清洁单元连接,所述第一分支进流道设置于所述第一主支进流道上;其中,所述第一主支进流道上设置所述第一压力监测件;
5、所述空气出流道包括第一主支出流道、第一分支出流道、第二分支出流道,所述第一主支出流道分别与所述电堆和所述清洁单元连接,且所述第一分支出流道和所述第二分支出流道设置在所述第一主支出流道上;其中,所述第一主支出流道上设置所述第二压力监测件。
6、在一种可能的实现方式中,所述第一主支进流道设置有第一进端阀门,所述第一进端阀门被设置为控制所述第一主支进流道和所述清洁单元之间的通断;所述第一分支进流道设置有第二进端阀门;
7、所述第一主支出流道设置有第一出端阀门,所述第一出端阀门被设置为控制所述第一主支出流道与所述清洁单元之间的通断;所述第一分支出流道设置有第二出端阀门。
8、在一种可能的实现方式中,所述燃料电池堆的清洁系统还包括冷凝器,所述冷凝器设置于所述第一主支出流道和所述第二分支出流道之间。
9、在一种可能的实现方式中,所述清洁单元包括清洁流道、储水箱、清洁剂和驱动部,所述储水箱通过所述清洁流道与所述空气进流道连接,所述储水箱与所述空气出流道连接;其中,所述清洁剂和所述驱动部分别设置于所述清洁流道中。
10、在一种可能的实现方式中,所述燃料电池堆的清洁系统还包括氢气进流道和氢气出流道,所述电堆分别与所述氢气进流道和所述氢气出流道连接,且所述氢气进流道与所述清洁单元连接;
11、所述氢气进流道设置有第三压力监测件,所述氢气出流道设置有第四压力监测件,所述第三压力监测件和所述第四压力监测件分别与所述控制模块通信连接。
12、在一种可能的实现方式中,所述氢气进流道包括第二主支进流道和第二分支进流道,所述第二主支进流道分别与所述电堆和所述清洁单元连接,所述第二分支进流道设置于所述第二主支进流道上;其中,所述第二主支进流道上设置所述第三压力监测件;
13、所述氢气出流道包括第二主支出流道和第二分支出流道,所述第二主支出流道与所述电堆连接,且所述第二分支出流道设置在所述第二主支出流道上;其中,所述第二主支出流道上设置所述第四压力监测件。
14、在一种可能的实现方式中,所述第二主支进流道设置有第三进端阀门;所述第二分支进流道设置有第四进端阀门;
15、所述第二主支出流道设置有第三出端阀门;所述第二分支出流道设置有第四出端阀门。
16、第二方面,本申请提供了一种控制方法,应用于如实施例第一方面所述的燃料电池堆的清洁系统,所述控制方法包括:
17、获取第一压力监测件的第一压力值;
18、获取第二压力监测件的第二压力值;
19、基于所述第一压力值和所述第二压力值,开启或者关闭清洁单元。
20、在一种可能的实现方式中,所述基于所述第一压力值和所述第二压力值,开启或者关闭清洁单元,包括:
21、基于所述第一压力值和所述第二压力值,确定平均压力值;
22、若所述第二压力值低于所述平均压力值,则开启所述清洁单元,以对所述电堆进行清洁。
23、在一种可能的实现方式中,所述控制方法还包括:
24、清洁所述电堆至预设时长,关闭所述清洁单元;
25、确定所述平均压力值;
26、若所述平均压力值低于所述第二压力值,则重新启动所述电堆至所述预设时长。
27、在一种可能的实现方式中,所述控制方法还包括:
28、获取第三压力监测件的第三压力值;
29、获取第四压力监测件的第四压力值;
30、基于所述第三压力值和所述第四压力值,开启或者关闭清洁单元。
31、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
32、本申请实施例提供的该燃料电池堆的清洁系统及控制方法,通过压力监测件对空气进气端和空气出气端进行风压监测,以确定燃料电池堆内部的通畅性,及时清洁燃料电池堆,避免空气中和副反应所产生的杂质和结晶堵塞燃料电池堆的内部,保证燃料电池堆能够高效运行,实现了燃料电池堆的自清洁效果。且清洁单元与电堆连接,可以回收电堆反应所生成的水,并利用其对燃料电池堆进行清洁,不需要携带水源即可实现清洁,实现了资源的有效利用,节省了水源的同时有利于燃料电池堆的轻量化设计。
1.一种燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,包括电堆、空气进流道、空气出流道、清洁单元和控制模块,所述电堆分别与所述空气进流道和所述空气出流道连接,所述清洁单元分别与所述空气进流道和所述空气出流道连接;
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述空气进流道包括第一主支进流道和第一分支进流道,所述第一主支进流道分别与所述电堆和所述清洁单元连接,所述第一分支进流道设置于所述第一主支进流道上;其中,所述第一主支进流道上设置所述第一压力监测件;
3.根据权利要求2所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述第一主支进流道设置有第一进端阀门,所述第一进端阀门被设置为控制所述第一主支进流道和所述清洁单元之间的通断;所述第一分支进流道设置有第二进端阀门;
4.根据权利要求2所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述燃料电池堆的清洁系统还包括冷凝器,所述冷凝器设置于所述第一主支出流道和所述第二分支出流道之间。
5.根据权利要求1所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述清洁单元包括清洁流道、储水箱、清洁剂和驱动部,所述储水箱通过所述清洁流道与所述空气进流道连接,所述储水箱与所述空气出流道连接;其中,所述清洁剂和所述驱动部分别设置于所述清洁流道中。
6.根据权利要求1所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述燃料电池堆的清洁系统还包括氢气进流道和氢气出流道,所述电堆分别与所述氢气进流道和所述氢气出流道连接,且所述氢气进流道与所述清洁单元连接;
7.根据权利要求6所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述氢气进流道包括第二主支进流道和第二分支进流道,所述第二主支进流道分别与所述电堆和所述清洁单元连接,所述第二分支进流道设置于所述第二主支进流道上;其中,所述第二主支进流道上设置所述第三压力监测件;
8.根据权利要求7所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述第二主支进流道设置有第三进端阀门;所述第二分支进流道设置有第四进端阀门;
9.一种控制方法,应用于如权利要求1-8任一项所述的燃料电池堆的清洁系统,其特征在于,所述控制方法包括:
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述基于所述第一压力值和所述第二压力值,开启或者关闭清洁单元,包括:
11.根据权利要求10所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:
12.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括: